【題目】硼氫化鈉(NaBH4)通常為白色粉末,容易吸水潮解,可溶于異丙胺(熔點(diǎn):-101℃,沸點(diǎn):33℃)。在有機(jī)合成中被稱為“萬能還原劑”。濕法制備硼氫化鈉的流程如下:
請(qǐng)回答有關(guān)問題。
Ⅰ.硼酸三甲酯的制備:將硼酸(H3BO3)和適量甲醇加入圓底燒瓶中,然后緩慢地加入濃硫酸,振蕩,在燒瓶上加裝分餾柱a,用電爐經(jīng)水浴鍋加熱,回流2小時(shí),收集硼酸三甲酯與甲醇共沸液。裝置如圖甲所示(夾持裝置略去,下同)。
已知,相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如下表。
硼酸三甲脂 | 甲醇 | 甲醇鈉 | |
溶解性 | 與乙醇、甲醇混溶,能水解 | 與水混溶 | 溶于甲醇,不溶于異丙胺 |
沸點(diǎn)/℃ | 68 | 64 | 450 |
硼酸三甲酯與甲醇混合物的共沸點(diǎn)為54℃ |
(1)圖甲中分餾柱a的作用是___________;直形冷凝管冷卻水應(yīng)從___________(填“b”或“c”)接口進(jìn)入。
(2)圓底燒瓶中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。
(3)本實(shí)驗(yàn)采用水浴加熱,優(yōu)點(diǎn)是___________________;U型管中P2O3的作用是_________________。
Ⅱ.“萃取”時(shí),可采用索氏提取法,其裝置如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā),蒸氣沿蒸氣導(dǎo)管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?/span>1中,進(jìn)行萃取。萃取液液面達(dá)到虹吸管3頂端時(shí),經(jīng)虹吸管3返回?zé),從而?shí)現(xiàn)連續(xù)萃取。
(4)萃取完全后,硼氫化鈉位于______________(填“圓底燒瓶”或“索氏提取器”)中。
(5)與常規(guī)的萃取相比,采用索氏提取法的優(yōu)點(diǎn)是______________。
Ⅲ.某同學(xué)欲通過測(cè)定硼氫化鈉與水反應(yīng)生成氫氣的體積來測(cè)定硼氛化鈉產(chǎn)品的純度(雜質(zhì)與水不反應(yīng))。
(6)硼氫化鈉與水反應(yīng)生成氫氣和偏硼酸鈉,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。
(7)該同學(xué)稱取0.7 g樣品,測(cè)得生成氣體的體積為1.4 L(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),則樣品中硼氫化鈉的純度為________%(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】冷凝回流并導(dǎo)出餾分 c H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O 受熱均勻,便于控制溫度 防止空氣中水蒸氣進(jìn)入錐形瓶,使硼酸三甲酯水解 圓度燒瓶 使用溶劑少,可連續(xù)萃。ㄝ腿÷矢撸 NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑ 85
【解析】
(1)分餾柱a可以起到回流的作用,同時(shí)控制溫度可以將想要的物質(zhì)分離出來;冷凝過程中冷凝水應(yīng)該從下口進(jìn)入上口流出,即直形冷凝管冷卻水應(yīng)從c接口進(jìn)入;
(2)圓底燒瓶中是甲醇和硼酸的反應(yīng),反應(yīng)方程式為H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O;
(3)實(shí)驗(yàn)中采用水浴加熱可以很方便的控制反應(yīng)溫度,分離產(chǎn)物,同時(shí)還可以使反應(yīng)受熱均勻;P2O3易吸水,U型管中加入P2O3可以防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)裝置中使硼酸三甲酯水解;
(4)利用異丙胺索氏提取后,NaBH4全部轉(zhuǎn)移到下部圓底燒瓶中;
(5)與常規(guī)萃取相比,索氏提取法使用的有機(jī)溶劑量少,有機(jī)溶劑的揮發(fā)量較小,經(jīng)過不斷的虹吸能夠達(dá)到連續(xù)萃取的目的,使萃取率大大提高;
(6)根據(jù)已知條件,硼氫化鈉和水反應(yīng)生成氫氣和偏硼酸鈉,相應(yīng)的化學(xué)方程式為NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;
(7)根據(jù)上述化學(xué)方程式計(jì)算:設(shè)參加反應(yīng)的NaBH4的物質(zhì)的量為x mol
x0.0156
參加反應(yīng)的NaBH4的質(zhì)量m=0.0156mol38g/mol=0.593g
樣品中硼氫化鈉的純度為
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】短周期主族元素M、W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,M與W形成的一種化合物是生活中的常見的清潔能源,Y的原子半徑是所有短周期主族元素中最大的,由X、Y和Z三種元素形成的一種鹽溶于水后,加入稀鹽酸,有淡黃色沉淀析出,同時(shí)有刺激性氣體產(chǎn)生,回答下列問題:
(1)Y元素是____________(元素名稱),X在周期表的位置為:__________。
(2)Y2Z2的電子式: ________________。
(3)X、Y、Z形成的鹽與鹽酸反應(yīng),有淡黃色沉淀析出,同時(shí)有刺激性氣體產(chǎn)生的離子方程式:______________。
(4)Y2Z溶液的pH>7,其原因是(用離子方程式表示):__________________________。
(5)M2、WX的混合氣體與空氣構(gòu)成堿性(KOH為電解質(zhì))燃料電池,若WX和M2體積比為1:2,W元素僅轉(zhuǎn)化成MWX3-。負(fù)極總反應(yīng)的電極反應(yīng)式為________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】蘋果酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HOOCCH2—COOH,下列說法正確的是
A. 蘋果酸中能發(fā)生酯化反應(yīng)的官能團(tuán)有2種
B. 1mol蘋果酸可與3mol NaOH發(fā)生中和反應(yīng)
C. 1mol蘋果酸與足量金屬Na反應(yīng)生成生成1mol H2
D. HOOC—CH2—CH(OH)—COOH與蘋果酸互為同分異構(gòu)體
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鐵與 4 mol·L-1的稀硫酸反應(yīng)(放熱反應(yīng))生成H2 的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列結(jié)論正確的是( )
A.反應(yīng)開始 2min 內(nèi)平均反應(yīng)速率最大
B.常溫下,改用 98.3%的濃硫酸可以加快反應(yīng)速率
C.反應(yīng)在 2~4min 間生成 H2的平均反應(yīng)速率為 0.1 mol·L-1·min-1
D.0~2min 內(nèi)反應(yīng)速率逐漸增大,說明 0~2min 內(nèi)溫度比濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響大
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】三乙酸錳可作單電子氧化劑,用如下反應(yīng)可以制取三乙酸錳:4Mn(NO3)2·6H2O+26(CH3CO)2O=4(CH3COO)3Mn +8HNO2+ 3O2↑+40CH3COOH。
(1)基態(tài)錳原子的價(jià)層電子排布式為__________。
(2) CH3COOH中碳原子的雜化形式為________。
(3) NO3-的空間構(gòu)型是①______,與NO3-互為等電子體的分子的化學(xué)式為②______(任寫一種)。
(4) CH3COOH能與H2O以任意比互溶的原因是____________________。
(5)某種鎂鋁合金可作為儲(chǔ)鈉材料,該合金晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞棱長(zhǎng)為anm,該合金的化學(xué)式為①_______,晶體中每個(gè)鎂原子周圍距離最近的鋁原子數(shù)目為②_______,該晶體的密度為③______g/cm3(阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值用NA表示)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 的烴,下列說法中正確的是
A. 分子中最多有6個(gè)碳原子處于同一直線上
B. 該烴苯環(huán)上的一氯代物有3種
C. 分子中至少有12個(gè)碳原子處于同一平面上
D. 該烴屬于苯的同系物
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】二甲醚是一種重要的清潔燃料,可替代氟氯代烷作制冷劑,利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) ΔH=-90.8 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.3 kJ·mol-1
請(qǐng)回答下列問題。
(1)由 H2和CO直接制備二甲醚的總反應(yīng):3H2(g)+3CO(g)=CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________。一定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達(dá)到平衡,要提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施有________(填字母代號(hào))。
a.高溫高壓 b.加入催化劑 c.分離出CO2
d.增加CO的量 e.分離出二甲醚
(2)某溫度下反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)為400。此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下:
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
濃度/(mol·L-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大。v正___(填“>”“<”或“=”)v逆。
②若加入CH3OH后,經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)c(CH3OH)=________,該時(shí)間段內(nèi)v(CH3OH)=________。
(3)有研究者在催化劑(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、壓強(qiáng)為5.0 MPa的條件下,在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得CH3OCH3產(chǎn)率隨溫度變化的曲線如圖甲所示。其中CH3OCH3產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因可能是_____________________________________。
(4)二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),可用于電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降解NO3-的原理如圖乙所示。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為____________________;若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子,則陽極室減少的質(zhì)量為_________g。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】屠呦呦率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后經(jīng)歷了用水、乙醇、乙醚提取青蒿素的過程,最終確認(rèn)只有采用低溫、乙醚冷浸等方法才能成功提取青蒿素。研究發(fā)現(xiàn)青蒿素中的某個(gè)基團(tuán)對(duì)熱不穩(wěn)定,該基團(tuán)還能與NaI作用生成I2 。碳原子連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)時(shí),該碳稱為手性碳,下列分析不正確的是
A. 推測(cè)青蒿素在乙醚中的溶解度大于在水中的溶解度
B. 青蒿素可以與NaOH、Na2CO3 、NaHCO3反應(yīng)
C. 青蒿素分子中含有手性碳
D. 青蒿素中對(duì)熱不穩(wěn)定且具有氧化性的基團(tuán)是“-O-O-”
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】如圖是化學(xué)課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源(鋅銅硫酸原電池)使LED燈發(fā)光的裝置示意圖。下列有關(guān)該裝置的說法正確的是( )
A.銅片為負(fù)極B.鋅片上發(fā)生還原反應(yīng)
C.其能量轉(zhuǎn)化的形式主要是“化學(xué)能→電能→光能”D.如果將稀硫酸換成鹽酸,LED燈將不會(huì)發(fā)光
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